Poulenc nació en París en 1899 en una familia acomodada. Su padre farmacéutico le dejó como herencia laboratorios de farmacia. Su madre, pianista aficionada, le enseñó a tocar y la música formaba parte de la vida familiar. Dado que fue un pianista capaz, el piano tomó gran parte en sus primeras composiciones. Asimismo, a lo largo de su carrera, tomó como modelos de composición a Wolfgang Amadeus Mozart y Camille Saint-Saëns. 

Poulenc era miembro de Les Six, un grupo de jóvenes compositores franceses, Milhaud, Auric, Durey, Honegger y Tailleferre, que también tenían vínculos con Erik Satie y Jean Cocteau. Abrazó las técnicas del movimiento Dada, creando melodías que han desafiado lo que se consideró apropiado para salas de música parisinas. Ya se había identificado con este grupo antes de llevar a cabo su primera formación musical formal, con Charles Koechlin en 1921 y sus estudios de piano con el célebre Ricardo Viñes.

Poulenc fue un destacado pianista en varias grabaciones, entre ellas algunas de sus canciones (con el famoso barítono Pierre Bernac) y el Concierto para dos pianos. Sus obras fueron grabadas por RCA Victor y EMI.

Compuso Les Mamelles de Tiresias, Diálogos de Carmelitas, considerada una de las óperas más importantes del siglo XX, y La voix humaine.

La última serie de grandes obras de Poulenc es una serie de obras para instrumentos de viento y piano. Fue especialmente aficionado a los instrumentos de viento madera, y tenía previsto una serie de sonatas para todos ellos, sin embargo, sólo vivió para completar cuatro: la sonata para flauta y piano, la sonata para oboe y piano, la sonata para clarinete y piano, y Elégie para trompa.

Algunos críticos lo consideran el primer compositor abiertamente homosexual de la historia. Su primera relación importante fue con el pintor Richard Chanlaire, a quien dedicó el Concierto campestre que le fuera comisionado por Wanda Landowska.

En 1923, Poulenc entró en depresión después de la muerte por tifus del novelista Raymond Radiguet, amante de Jean Cocteau. Propuso un matrimonio de conveniencia a su amiga de infancia Raymonde Linossier pero ella falleció en 1930.

Luego en 1936, muy afectado con la muerte de Pierre-Octave Ferroud, amigo, crítico y compositor rival que murió decapitado en un accidente de automóvil, renovó su fe católica con la excursión a la virgen de Rocamadour.

En 1949, muere su amigo Christian Bérard, para quien compuso el Stabat Mater (1950). Años después, la separación de Louis Gautier, en 1957, su último gran amor le motivó poner música al monodrama de Cocteau, La voix humaine.

Poulenc falleció de insuficiencia cardíaca en París en 1963.